CN109996273A - 一种轨道交通工具的数据传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轨道交通工具的数据传输系统，包括：路由系统通过形成于路由系统与第一转发设备之间的一第一转发通路向第一转发设备发送业务数据；路由系统通过形成于路由系统与第二转发设备之间的一第二转发通路向第二转发设备发送业务数据；第一类车载设备以车载交换机和第一转发设备为第一类路由路径，接收服务器下发的第一类业务数据；第二类车载设备以车载交换机和第二转发设备为第二类路由路径，接收服务器下发的第二类业务数据。有益效果：实现TAU设备的热备份及负荷分担，避免车载环境不稳定的情况下，将主转发设备的全部业务切换至备份转发设备而导致高时延或者丢包，提高了网络架构的冗余性和可靠性。

Description

一种轨道交通工具的数据传输系统
技术领域
本发明涉及通信系统技术领域，尤其涉及一种轨道交通工具的数据传输系统。
背景技术
城市轨道交通车地无线通信系统作为传输网络的延伸，对传输带宽、高速移动接入、无线覆盖和无线干扰有一定的要求，也需要不断提高组网架构的冗余性和可靠性。
在现有技术中，通常轨道交通车地无线通信业务为CBTC、PIS、CCTV和WiFi等，若使用VRRP协议基本配置，多种业务流量会全部由MasterTAU(主TAU设备)转发，造成MasterTAU转发压力大，Backup TAU(备份TAU设备)却空载的现象。并且在MasterTAU设备出现故障时，将Master TAU的全部业务切换到Backup TAU上转发，将全部业务进行切换的风险性也较高，任意造成高时延或丢包。
TAU(TerminalAccess Unit，终端接入单元)作为车载设备的网络出口，承载多业务稳定传输。但是单台设备单链路组网有出现单点故障的可能性，因此，先迫切需要一种通过VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议，简称VRRP)实现TAU设备热备份(热备份是指系统处于正常运转状态下的备份)解决此问题，再加上对多种业务负荷进行分担，可减少单点故障出现时业务切换的数量，并且减轻TAU设备处理数据流量的压力。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种。
具体技术方案如下：
本发明包括一种轨道交通工具的数据传输系统，所述数据传输系统作为所述轨道交通工具内的车载设备与外部的服务器之间进行数据传输的中介，所述数据传输系统包括：
一第一转发设备和一第二转发设备，分别设置于所述轨道交通车的车头和车尾，所述第一转发设备和所述第二转发设备均接入一车载交换机；
一路由系统，与所述服务器连接；
所述路由系统通过形成于所述路由系统与所述第一转发设备之间的一第一转发通路向所述第一转发设备发送业务数据；
所述路由系统通过形成于所述路由系统与所述第二转发设备之间的一第二转发通路向所述第二转发设备发送业务数据；
多个第一类车载设备和多个第二类车载设备，所述第一类车载设备和所述第二类车载设备均接入所述车载交换机；
所述第一类车载设备以所述车载交换机和所述第一转发设备为第一类路由路径，接收所述服务器下发的第一类业务数据；
所述第二类车载设备以所述车载交换机和所述第二转发设备为第二类路由路径，接收所述服务器下发的第二类业务数据。
优选的，所述第一转发设备中包括：
第一转发模块，用于转发所述服务器下发的业务数据；
第一备份模块，用于备份所述服务器向所述第二转发模块下发的业务数据；
第一切换模块，连接所述第一转发模块，用于在所述第二转发设备无法正常工作时，将所述第一转发模块切换入所述第二类路由路径中，以向所述第二类车载设备转发所述第二类业务数据。
优选的，所述路由系统包括：
第一传输模块，用于向所述第二转发设备发送所述第二类业务数据；
第一监控模块，连接所述第一传输模块，用于在发送所述第二类业务数据的同时，向所述第二转发设备持续发送心跳报文；
第一判断模块，连接所述第一监控模块，用于判断所述第二转发设备是否及时对所述心跳报文进行反馈，输出一第一判断结果；
第一控制模块，分别连接所述第一判断模块和所述第一传输模块，用于在所述第一判断结果表示所述第二转发设备未及时进行反馈时确认所述第二转发设备无法正常工作，并向所述第一转发设备发送一第一切换指令，随后所述第一控制模块控制所述第一传输模块向所述第一转发设备发送所述第二类业务数据；
所述第一转发设备中的所述第一切换模块接收到所述第一切换指令后，将所述第一转发设备切换入所述第二类路由路径中。
优选的，所述第二转发设备中包括：
第二转发模块，用于转发所述服务器下发的业务数据；
第二备份模块，用于备份所述服务器向所述第二转发模块下发的业务数据；
第二切换模块，连接所述第二转发模块，用于在所述第二转发设备无法正常工作时，将所述第二转发模块切换入所述第一类路由路径中，以向所述第一类车载设备转发所述第一类业务数据。
优选的，所述路由系统还包括：
第二传输模块，用于向所述第一转发设备发送所述第一类业务数据；
第二监控模块，连接所述第二传输模块，用于在发送所述第一类业务数据的同时，向所述第一转发设备持续发送心跳报文；
第二判断模块，连接所述第二监控模块，用于判断所述第一转发设备是否及时对所述心跳报文进行反馈，输出一第二判断结果；
第二控制模块，分别连接所述第二判断模块和所述第二传输模块，用于在所述第二判断结果表示所述第一转发设备未及时进行反馈时确认所述第一转发设备无法正常工作，并向所述第一转发设备发送一第二切换指令，随后所述第二控制模块控制所述第二传输模块向所述第二转发设备发送所述第一类业务数据；
所述第二转发设备中的所述第二切换模块接收到所述第二切换指令后，将所述第二转发设备切换入所述第二类路由路径中。
优选的，所述路由系统具体包括：
综合路由器，所述综合路由器通过所述第一转发通路中的一第一转发隧道向所述第一转发设备发送业务数据；以及
所述综合路由器通过所述第二转发通路中的一第二转发隧道向所述第二转发设备发送业务数据；
移动通信系统，连接所述综合路由器，所述综合路由器还用于将业务数据发送至所述移动通信系统；
所述移动通信系统通过所述第一转发通路中的一第一转发通信路径向所述第一转发设备发送业务数据；以及
所述移动通信系统通过所述第二转发通路中的一第二转发通信路径向所述第二转发设备发送业务数据。
优选的，所述移动通信系统包括核心网、交换机以及基站；
所述移动通信系统依次通过所述核心网、所述交换机以及所述基站向所述第一转发设备和所述第二转发设备发送业务数据。
优选的，所述移动通信系统为LTE网络通信系统。
本发明技术方案的有益效果在于：通过在路由器和两个转发设备之间分别形成两个转发通路，提高路由器切换路由的稳定性；通过设置两种不同业务的路由协议，避免车载环境不稳定的情况下，将主转发设备的全部业务切换至备份转发设备而导致高时延或者丢包，进一步地提高了网络架构的冗余性和可靠性。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明实施例的轨道交通工具的数据传输系统的组网图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括一种轨道交通工具的数据传输系统，数据传输系统作为轨道交通工具内的车载设备与外部的服务器之间进行数据传输的中介，如图1所示，数据传输系统包括：
一第一转发设备TAU1和一第二转发设备TAU2，分别设置于轨道交通车的车头和车尾，第一转发设备和第二转发设备均接入一车载交换机；
一路由系统，与服务器连接；
路由系统通过形成于路由系统与第一转发设备之间的一第一转发通路向第一转发设备发送业务数据；
路由系统通过形成于路由系统与第二转发设备之间的一第二转发通路向第二转发设备发送业务数据；
多个第一类车载设备A和多个第二类车载设备B，第一类车载设备和第二类车载设备均接入车载交换机；
第一类车载设备以车载交换机和第一转发设备为第一类路由路径，接收服务器下发的第一类业务数据；
第二类车载设备以车载交换机和第二转发设备为第二类路由路径，接收服务器下发的第二类业务数据。
具体地，本发明实施例中的第一转发设备和第二转发设备均为TAU设备，如图1所示，为实现TAU热备份和负荷分担的数据传输系统部分组网。其中，图1从上至下分别包括服务器、综合路由器、核心网、交换机、基站、TAU1、TAU2、车载交换机、第一类车载设备以及第二类车载设备，模拟交通工具的车头车尾其中一端与地面通信的架构。
具体地，TAU1和TAU2在接入由核心网、交换机、基站组成的LTE网络后，便能和核心网的下联口进行通信。首先，在综合路由器上分别添加去往TAU1和TAU2的空口网段的路由，与TAU1建立第一转发隧道，与TAU2建立第二转发隧道。第一转发隧道和第二转发隧道均为GRE隧道。不仅避免了在沿途所有设备添加服务器和车载设备网段的路由，也避免采取动态路由方案时，运行动态路由协议的设备过多造成收敛速度变慢、网络内繁多的LSA(链路状态广播)报文和路由更新延迟等。
TAU1、TAU2与综合路由器之间运行动态路由协议互为邻居，并互相通告需要通信的目标网段。在默认配置下，从服务器发出的控制指令，到达路由器时会发现两条开销一样的路由条目，分别指向TAU1和TAU2，此时报文会被综合路由器负载均衡发出，若第一个报文发给TAU1，则第二个报文发给TAU2。
TAU1和TAU2在配置VRRP时，除基本配置外，还要将虚拟IP和业务LAN口IP区分在不同网段。此举意在MasterTAU端口关闭时，OSPF(Open Shortest PathFirst，开放式最短路径优先)动态路由会触发更新告知综合路由器虚拟IP网段缺失，同时Backup TAU等待心跳报文，若等待心跳报文超时便接管虚拟IP，触发更新告知综合路由器虚拟IP网段增加，在提高可靠性的同时，也不影响车载设备的配置。
通常轨道交通车地无线通信业务为CBTC(Communication Based Train ControlSystem，列车自动控制系统)、PIS(Passenger Information System，乘客信息系统)、CCTV和Wi-Fi等，若使用VRRP协议基本配置，多种业务流量会全部由Master TAU转发，造成Master TAU转发压力大，Backup TAU却空载的现象。
本实施例中采用两种不同的VRRP协议，图1所示VRRP1、VRRP2分别为A业务和B业务的路由协议，第一类车载设备A用于产生A业务的通信数据，第二类车载设备B用于产生B业务的通信数据。第一类车载设备A网关在TAU1上，TAU1为第一类车载设备A的主转发设备，而TAU2为第一类车载设备的备份设备；反之第二类车载设备B的网关在TAU2上，TAU2作为第二类车载设备B的主转发设备，而TAU1作为第二类车载设备B的备份设备。
通过上述技术方案，将业务流量进行负荷分担，均匀地分配给TAU1和TAU2，充分利用LTE网络的链路带宽。并且在TAU1设备出现故障时，A业务能从TAU1上及时切换到TAU2上进行转发，也降低了全部业务进行切换的风险性。
在一种较优的实施例中，第一转发设备TAU1中包括：
第一转发模块，用于转发服务器下发的业务数据；
第一备份模块，用于备份服务器向第二转发模块下发的业务数据；
第一切换模块，连接第一转发模块，用于在第二转发设备无法正常工作时，将第一转发模块切换入第二类路由路径中，以向第二类车载设备转发第二类业务数据。
在一种较优的实施例中，路由系统包括：
第一传输模块，用于向第二转发设备发送第二类业务数据；
第一监控模块，连接第一传输模块，用于在发送第二类业务数据的同时，向第二转发设备持续发送心跳报文；
第一判断模块，连接第一监控模块，用于判断第二转发设备是否及时对心跳报文进行反馈，输出一第一判断结果；
第一控制模块，分别连接第一判断模块和第一传输模块，用于在第一判断结果表示第二转发设备未及时进行反馈时确认第二转发设备无法正常工作，并向第一转发设备发送一第一切换指令，随后第一控制模块控制第一传输模块向第一转发设备发送第二类业务数据；
第一转发设备中的第一切换模块接收到第一切换指令后，将第一转发设备切换入第二类路由路径中。
在一种较优的实施例中，第二转发设备TAU2中包括：
第二转发模块，用于转发服务器下发的业务数据；
第二备份模块，用于备份服务器向第二转发模块下发的业务数据；
第二切换模块，连接第二转发模块，用于在第二转发设备无法正常工作时，将第二转发模块切换入第一类路由路径中，以向第一类车载设备转发第一类业务数据。
在一种较优的实施例中，路由系统还包括：
第二传输模块，用于向第一转发设备发送第一类业务数据；
第二监控模块，连接第二传输模块，用于在发送第一类业务数据的同时，向第一转发设备持续发送心跳报文；
第二判断模块，连接第二监控模块，用于判断第一转发设备是否及时对心跳报文进行反馈，输出一第二判断结果；
第二控制模块，分别连接第二判断模块和第二传输模块，用于在第二判断结果表示第一转发设备未及时进行反馈时确认第一转发设备无法正常工作，并向第一转发设备发送一第二切换指令，随后第二控制模块控制第二传输模块向第二转发设备发送第一类业务数据；
第二转发设备中的第二切换模块接收到第二切换指令后，将第二转发设备切换入第二类路由路径中。
在一种较优的实施例中，路由系统具体包括：
综合路由器，综合路由器通过第一转发通路中的一第一转发隧道GRE1向第一转发设备TAU1发送业务数据；以及
综合路由器通过第二转发通路中的一第二转发隧道GRE2向第二转发设备TAU2发送业务数据；
移动通信系统LTE，连接综合路由器，综合路由器还用于将业务数据发送至移动通信系统；
移动通信系统通过第一转发通路中的一第一转发通信路径向第一转发设备发送业务数据；以及
移动通信系统通过第二转发通路中的一第二转发通信路径向第二转发设备发送业务数据。
在一种较优的实施例中，移动通信系统包括核心网EPC、交换机以及基站；
移动通信系统依次通过核心网、交换机以及基站向第一转发设备和第二转发设备发送业务数据。
在一种较优的实施例中，移动通信系统为LTE网络通信系统。
本发明技术方案的有益效果在于：通过在路由器和两个转发设备之间分别形成两个转发通路，提高路由器切换路由的稳定性；通过设置两种不同业务的路由协议，避免车载环境不稳定的情况下，将主转发设备的全部业务切换至备份转发设备而导致高时延或者丢包，进一步地提高了网络架构的冗余性和可靠性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轨道交通工具的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统作为所述轨道交通工具内的车载设备与外部的服务器之间进行数据传输的中介，所述数据传输系统包括：
一第一转发设备和一第二转发设备，分别设置于所述轨道交通车的车头和车尾，所述第一转发设备和所述第二转发设备均接入一车载交换机；
一路由系统，与所述服务器连接；
所述路由系统通过形成于所述路由系统与所述第一转发设备之间的一第一转发通路向所述第一转发设备发送业务数据；
所述路由系统通过形成于所述路由系统与所述第二转发设备之间的一第二转发通路向所述第二转发设备发送业务数据；
多个第一类车载设备和多个第二类车载设备，所述第一类车载设备和所述第二类车载设备均接入所述车载交换机；
所述第一类车载设备以所述车载交换机和所述第一转发设备为第一类路由路径，接收所述服务器下发的第一类业务数据；
所述第二类车载设备以所述车载交换机和所述第二转发设备为第二类路由路径，接收所述服务器下发的第二类业务数据。
2.如权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述第一转发设备中包括：
第一转发模块，用于转发所述服务器下发的业务数据；
第一备份模块，用于备份所述服务器向所述第二转发模块下发的业务数据；
第一切换模块，连接所述第一转发模块，用于在所述第二转发设备无法正常工作时，将所述第一转发模块切换入所述第二类路由路径中，以向所述第二类车载设备转发所述第二类业务数据。
3.如权利要求2所述的数据传输系统，其特征在于，所述路由系统包括：
第一传输模块，用于向所述第二转发设备发送所述第二类业务数据；
第一监控模块，连接所述第一传输模块，用于在发送所述第二类业务数据的同时，向所述第二转发设备持续发送心跳报文；
第一判断模块，连接所述第一监控模块，用于判断所述第二转发设备是否及时对所述心跳报文进行反馈，输出一第一判断结果；
第一控制模块，分别连接所述第一判断模块和所述第一传输模块，用于在所述第一判断结果表示所述第二转发设备未及时进行反馈时确认所述第二转发设备无法正常工作，并向所述第一转发设备发送一第一切换指令，随后所述第一控制模块控制所述第一传输模块向所述第一转发设备发送所述第二类业务数据；
所述第一转发设备中的所述第一切换模块接收到所述第一切换指令后，将所述第一转发设备切换入所述第二类路由路径中。
4.如权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述第二转发设备中包括：
第二转发模块，用于转发所述服务器下发的业务数据；
第二备份模块，用于备份所述服务器向所述第二转发模块下发的业务数据；
第二切换模块，连接所述第二转发模块，用于在所述第二转发设备无法正常工作时，将所述第二转发模块切换入所述第一类路由路径中，以向所述第一类车载设备转发所述第一类业务数据。
5.如权利要求4所述的数据传输系统，其特征在于，所述路由系统还包括：
第二传输模块，用于向所述第一转发设备发送所述第一类业务数据；
第二监控模块，连接所述第二传输模块，用于在发送所述第一类业务数据的同时，向所述第一转发设备持续发送心跳报文；
第二判断模块，连接所述第二监控模块，用于判断所述第一转发设备是否及时对所述心跳报文进行反馈，输出一第二判断结果；
第二控制模块，分别连接所述第二判断模块和所述第二传输模块，用于在所述第二判断结果表示所述第一转发设备未及时进行反馈时确认所述第一转发设备无法正常工作，并向所述第一转发设备发送一第二切换指令，随后所述第二控制模块控制所述第二传输模块向所述第二转发设备发送所述第一类业务数据；
所述第二转发设备中的所述第二切换模块接收到所述第二切换指令后，将所述第二转发设备切换入所述第二类路由路径中。
6.如权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述路由系统具体包括：
综合路由器，所述综合路由器通过所述第一转发通路中的一第一转发隧道向所述第一转发设备发送业务数据；以及
所述综合路由器通过所述第二转发通路中的一第二转发隧道向所述第二转发设备发送业务数据；
移动通信系统，连接所述综合路由器，所述综合路由器还用于将业务数据发送至所述移动通信系统；
所述移动通信系统通过所述第一转发通路中的一第一转发通信路径向所述第一转发设备发送业务数据；以及
所述移动通信系统通过所述第二转发通路中的一第二转发通信路径向所述第二转发设备发送业务数据。
7.如权利要求6所述的数据传输系统，其特征在于，所述移动通信系统包括核心网、交换机以及基站；
所述移动通信系统依次通过所述核心网、所述交换机以及所述基站向所述第一转发设备和所述第二转发设备发送业务数据。
8.如权利要求7所述的数据传输系统，其特征在于，所述移动通信系统为LTE网络通信系统。
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